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Maquinaria de movimiento de tierras

Procedimientos y técnicasoperativas

Miguel Ángel Morlanes López

Miguel Santamaría Villaescuerna

Martín Orna Carmona

José Alberto Andrés Lacasta

1ª Edición: octubre 2010

Autor de las ilustraciones: Juan Carlos San Román San Román© Miguel Ángel Morlanes López© Miguel Santamaría Villaescuerna© Martín Orna Carmona© José Alberto Andrés Lacasta© Fundación Laboral de la Construcción© Tornapunta Ediciones, S.L.U.

ESPAÑA

Edita:Tornapunta Ediciones, S.L.U.Av. Alberto Alcocer, 46 B Pª 728016 Madrid ESPAÑATél.: 91 398 45 00 Fax: 91 398 45 03www.fundacionlaboral.org

ISBN: LU 319-2010Depósito Legal: 978-84-92686-90-2

UD1

UD2

ÍNDICE

Introducción 5

Objetivos generales 7

Procedimientos generales 9

Mantenimiento 61

Procedimientos operativos 129

Tareas accesorias 201

Índice de figuras 219

Bibliografía recomendada 225

Índice

UD3

UD4

5

Introducción

INTRODUCCIÓN

Con este texto se pretende abarcar tanto el manejo de las principalesmáquinas empleadas en el movimiento de tierras como las operacio-nes necesarias para su adecuado mantenimiento.

El operador de cada máquina tiene que ser capaz de llevar a cabo,entre otras, las tareas siguientes:

– Interpretar correctamente las instrucciones de trabajo.

– Operar con la máquina de la manera más eficaz, óptima y seguraen cada situación y de acuerdo con sus características.

– Realizar el mantenimiento básico de la máquina y cumplimentar lospartes de estado o de avería.

– Llevar a cabo las tareas según el procedimiento establecido paracada operación, evitando situaciones temerarias que conllevenpeligro tanto para el operador como para la propia máquina y/o lostrabajadores del entorno.

Por este motivo, y siendo conocedores del ambicioso proyecto y dela extensión que conllevaría tratar todas las máquinas existentes enel mercado empleadas en obras de movimiento de tierras, en estevolumen sólo se desarrollan las siguientes:

– Excavadora.

– Pala cargadora.

– Retrocargadora.

7

OBJETIVOS GENERALES

Al finalizar el curso el alumno será capaz de:

• Interpretar de manera efectiva las operaciones básicas de actua-ción de las retrocargadoras, palas cargadoras y excavadoras.

• Ser capaz de seleccionar para cada operación y cada unidad deobra la maquinaria que ofrezca más prestaciones desde el puntode vista de la efectividad operativa y desde la seguridad.

• Clasificar, organizar y sistematizar los procedimientos operativosque cada una de las máquinas es capaz de ejecutar.

• Conocer los documentos que integran un proyecto de construcción.

• Identificar los objetivos de los planes de organización, control decalidad y seguridad y salud.

Objetivos generales

Procedimientos generales

UD1ÍNDICE

Objetivos 10

Mapa conceptual 11

1.1 Introducción 12

1.2 Análisis de excavabilidad y geología 13

1.3 Señalización topográfica e interpretación 24de planos

1.4 Señalización de la zona de trabajo y 31circulación y zona de carga y descarga

1.5 Señalización básica de las conducciones 41enterradas

1.6 Señalización de replanteos 48

1.7 Planificación del trabajo 51

Resumen 55

Terminología 57

OBJETIVOS

Al finalizar esta Unidad Didáctica, el alumno será capaz de:

• Conocer las propiedades que caracterizan los terrenos y los tiposde comprobaciones y estudios previos que se pueden realizar paraobtener información sobre ellos.

• Adquirir conocimientos básicos de interpretación de un planotopográfico.

• Conocer los tipos de señales que el operador puede encontrar den-tro de la obra.

• Saber en qué consisten los trabajos de replanteo y cómo se seña-lizan.

• Entender la importancia de determinar las fases del trabajo y coor-dinar el trabajo de la máquina con el de otros oficios.

.

UD1 Procedimientos y técnicas operativas

10

Procedimientos generales

MAPA CONCEPTUAL

UD1

11

Trabajos generales

– Tipo de máquina– Modelo– Tamaño

– Informar de un riesgo– Complementar a otras

medidas de preven-ción y de protección

Replanteo dealineaciones

Señalización topográficae interpretación de planos

Análisis de la exca-vabilidad y geología

Tipos de terreno

Comportamientoresistente

Señalización de la zonade trabajo, circulación y

zona de carga y descarga

Señalización deseguridad de la obra

Comunicacionesverbales

Señalización de con-ducciones enterradas

Orografía

Cálculos volumétricos yfactor de esponjamiento

Ángulo de talud

Trasladar la geome-tría del proyectorepresentada en losplanos al terreno

– Aumentar la eficacia– Prevenir los riesgos

laborales

Planificacióndel trabajo

Tipos de trabajo

Identificación delas fases de la obra

Organización y planifi-cación de los trabajos

Señalizaciónde replanteo

12

Procedimientos y técnicas operativas UD1

1.1 INTRODUCCIÓN

En numerosas ocasiones el operador debe asumir la ejecución detrabajos de pequeña entidad sin tener a su lado una dirección y unosequipos técnicos de apoyo para indicarle en cada momento cómoha de llevar a cabo cada tarea, por lo que es importante que élmismo disponga, aparte de los conocimientos precisos para elmanejo de las máquinas, de otros de tipo general y relativos a las cla-ses de terrenos, organización y replanteo de los tajos.

En esta Unidad se estudian los aspectos fundamentales relacionadoscon el terreno, los replanteos y los aspectos que debe conocer eloperador en relación a la organización de la obra y la planificaciónde los trabajos de movimiento de tierras.

Procedimientos generales UD1

13

1.2 ANÁLISIS DE EXCAVABILIDAD Y GEOLOGÍA

1.2.1 Estudio geotécnico

Antes de realizar la planificación y ejecución de los trabajos es con-veniente que se lleven a cabo unos estudios previos del terreno quepermitan tomar las decisiones oportunas.

Se trata de un conjunto de comprobaciones y ensayos que aportaninformación sobre el tipo de terreno con el que nos vamos a encon-trar en la obra y su comportamiento resistente.

Los medios más empleados para realizar un estudio geotécnico son:

a. Catas, calicatas o pozos

Se trata de excavaciones para observar directamente el terreno. Puedenser manuales o mecánicas y realizadas habitualmente a profundidadesmenores de 4 m.

Figura 1. Calicata

b. Sondeos

Son perforaciones de pequeño diámetro que permiten reconocer lanaturaleza y localización de las diferentes capas del terreno, asícomo extraer muestras para realizar ensayos.

UD1 Procedimientos y técnicas operativas

Figura 2.

Muestras de sondeos. Fuente:

manual de “Fundamentos de

la carretera y su conservación”

de Tornapunta Ediciones S.L.U

c. Pruebas de penetración

Consisten en clavar un penetrómetro metálico de dimensiones cono-cidas en el suelo. El número de golpes necesarios para clavar elpenetrador a una determinada profundidad da idea de la capacidadportante del suelo. El más común de este tipo de ensayos es el SPTo “ensayo de penetración estándar”.

Figura 3.

Penetrómetro

14

Recuerda

15

d. Métodos geofísicos

Son métodos superficiales que permiten evaluar el terreno existentemediante mediciones de propagación de ondas.

El estudio geotécnico es el conjunto de comprobaciones y ensayosque da información sobre el tipo de terreno con el que nos vamos aencontrar en la obra y su comportamiento resistente.

1.2.2 Orografía y estudio del terreno

Conocer el tipo de terreno es un factor fundamental a la hora deseleccionar la maquinaria que se va a emplear. Asimismo, la orografíadel terreno condiciona en gran medida el modelo y tamaño de lamáquina que ha de usarse en función de las pendientes y los desni-veles máximos que cada equipo es capaz de superar.

a. Composición y características de los terrenos

Los terrenos están siempre compuestos, en mayor o menor cantidad,por:

– Materias sólidas: provienen en su mayor parte de la disgregaciónde rocas.

– Agua: está contenida en forma de humedad entre la materia sólida.

– Aire: queda atrapado y mezclado entre los componentes anterio-res.

Las cantidades de agua y de aire contenidas en los terrenos influyenen sus distintas propiedades y en su comportamiento (humedad,esponjamiento, etc.).

Figura 4. Esquema de la composición de los suelos

UD1Procedimientos generales

Ejemplo

El peso específico propio de las materias sólidas y la proporción enla que se encuentran estos tres elementos determinan la densidaddel terreno con el que se ha de trabajar. Este dato es necesario parala definición de la capacidad de transporte de los volquetes disponi-bles y, por lo tanto, para el cálculo del rendimiento máximo que sepuede lograr con las máquinas utilizadas para la carga.

Se entiende como densidad la magnitud que expresa la relación entrela masa y el volumen de un cuerpo. En la figura 5 se incluyen las den-sidades correspondientes a los tipos de terreno más habituales.

Figura 5. Densidad de los tipos de terreno más habituales

Si disponemos de una pala cargadora con una capacidad de cucharade 1 m3, cargará en cada ciclo 1.100 kg de arcillas muy blandas o 3.000kg de rocas muy duras, lo que supone que si el medio de transportedisponible tiene una capacidad de 10 m3 y un peso máximo a trans-portar de 20 Tm, podrá cargar perfectamente 10 m3 de arcilla (11 Tm),pero solamente 6,6 m3 de roca (6,6 m3 × 3.000 kg/m3 = 20.000 kg =20 Tm).

d = P/V → P = d × V

b. Cálculos volumétricos y factor de esponjamiento

En cualquier obra se debe conocer qué cantidad de material hay queretirar, en el caso de las excavaciones, o aportar, en el caso de losrellenos. Para ello se emplean los planos volumétricos, que permitendimensionar correctamente el número de horas de máquina necesa-rias, así como los camiones que serán necesarios para su transporte.

Procedimientos y técnicas operativas

16

UD1

TIPO DE TERRENO DENSIDAD (Kg/m3)

Rocas muy duras (basalto, gneis, etc.) 3.000

Rocas duras (granito, diorita, etc.) 2.800

Rocas blandas (mármol, arenisca, etc.) 2.600

Arenas sueltas 1.500

Arenas densas 1.800

Zahorras 2.000

Arcillas muy blandas 1.100

Arcillas blandas 1.200

Arcillas semicompactas 1.450

Arcillas compactas 1.600

Arcillas duras 1.800


Al ser excavados, todos los terrenos experimentan un aumento devolumen por aireación. Este incremento de volumen de las tierrasresultantes, expresado en porcentaje sobre el volumen en banco oterraplén, se llama “esponjamiento”.

Por el contrario, todos los terrenos al ser compactados para realizarun relleno experimentan una disminución de volumen. Éste, expre-sado en porcentaje sobre el volumen de tierras necesarias para hacerel relleno, se denomina “asentamiento”.

Figura 6. Representación de un terreno en desmonte, esponjado y compactado

En la figura 7 se incluyen los valores de transformación para losterrenos más habituales.

Figura 7. Factores de transformación entre desmonte, terreno esponjado y terreno

compactado

17

TIPO DE MATERIAL

ESTADO ACTUALDEL TERRENO

TRANSFORMADO A:

Desmonte Esponjado Compactado

ArenaDesmonte

Esponjado

Compactado

.......

0,90

1,05

1,11

.......

1,17

0,95

0,86

.......

Tierra comúnDesmonte

Esponjado

Compactado

.......

0,80

1,11

1,25

.......

1,39

0,90

0,72

.......

ArcillaDesmonte

Esponjado

Compactado

.......

0,70

1,11

1,43

.......

1,59

0,90

0,63

.......

RocaDesmonte

Esponjado

Compactado

.......

0,67

0,77

1,50

.......

1,15

1,30

0,87

.......

TIPO DE MATERIAL

Ejemplo

En definitiva, hay que tener en cuenta que en una excavación el volu-men de tierras generado es siempre mayor que el de su estado inicialen banco (su cuantía depende del tipo de terreno); y que en unrelleno el volumen del terraplén una vez asentado resulta siempremenor que el de tierras necesario para su relleno (su cuantíadepende del tipo de terreno y del grado de compactación).

Si en una obra disponemos de camiones con una capacidad de 10 m3

y un límite de carga de 20 Tm, ¿cuántos camiones necesitamos pararellenar un terraplén de 1.000 m3 de arcilla duras y qué volumen enbanco es necesario?

En primer lugar, comprobamos si los camiones de los que dispone-mos pueden ir a plena carga.

Densidad de la arcilla dura = 1.800 kg/m3

A plena carga el camión acarrea en cada viaje 10 m3 x 1.800 kg/m3 =18.000 kg = 18 Tm, que, al ser inferior a su límite (20 Tm), no presentaningún problema.

Para rellenar 1.000 m3 de arcilla compactada precisamos 1.000 m3 x1,59 = 1.590 m3 de arcilla esponjada.

Si cada camión transporta 10 m3 por viaje, necesitamos 1.590/10 =159 viajes de camión.

Volumen de desmonte:

Con los datos de la tabla, lo podemos calcular directamente a partirdel volumen compactado o también del volumen esponjado. Paracomprobarlo, podemos hacerlo de las dos maneras.

A partir del volumen compactado:

Volumen de desmonte = 1.000 m3 × 1,11 = 1.111 m3

A partir del volumen esponjado:

Volumen de desmonte = 1.590 m3 × 0,70 = 1.113 m3

Como vemos, de ambas maneras la solución es prácticamente lamisma.

Como conclusión final de este apartado, se incluyen en el cuadrosiguiente una de las muchas clasificaciones de los suelos y las pro-piedades de cada uno; se explican someramente las característicasde determinados tipos de suelo a la hora de emplearse en la obra.


18

UD1


Figura 8. Clasificación SUCS de los suelos (“Sistema Unificado de clasificación de

suelos”). “Clasificación de Casagrande”

19

SÍMBOLOTIPO DESUELO

CAPACIDADDE CARGA

RIESGOS DEASIENTO

MOD. RESIS-TENCIA PORCAMBIOS DE

HUMEDAD

COMPACTA-BILIDAD

GWGravas

limpias bien

guardadas

Muy alta Bajísimo Muy baja Muy buena

GPGravas

limpias mal

guardadas

Alta Muy bajo Muy baja Buena

SWArenas

limpias bien

guardadas

Muy alta Bajísimo Muy baja Muy buena

SPArenas

limpias mal

guardadas

Alta Muy bajo Muy baja Buena

GCGravas

arcillosasAlta Bajo

De baja a

media

De buena a

media

SCArenas

arcillosas

Del alta a

mediaBajo

De baja a

media

De buena a

media

GMGravas

limosasAlta Bajo Baja Media

SMArenas

limosas

Alta

o mediaBajo Baja Media

MLLimos

de baja

plasticidad

Media

o bajaMedio

De media a

altaMala

CLArcillas de

baja

plasticidad

Baja MedioDe media a

alta

De media a

mala

MHLimos de

alta

plasticidad

Baja Alto Alta Muy mala

CHArcillas de

alta

plasticidad

Muy baja Muy alto Alta Mala

OSuelos

orgánicosBajísima Altísimo Altísima Muy mala

Figura 8 (Cont.). Clasificación SUCS de los suelos (“Sistema Unificado de clasifica-

ción de suelos”). “Clasificación de Casagrande”


20

UD1

SÍMBOLOTIPO DESUELO

RIESGO DEDESLIZA-

MIENTO DETALUDES

SENSIBILI-DAD A

LA HELADA

COMPRESIBI-LIDAD E HIN-CHAMIENTO

CAPACIDADDE

DRENAJE

GWGravas

limpias bien

guardadas

Muy bajo Bajísima Bajísima Muy alta

GPGravas

limpias mal

guardadas

Bajo Muy baja Bajísima Muy alta

SWArenas

limpias bien

guardadas

Muy bajo Muy baja Bajísima Muy alta

SPArenas

limpias mal

guardadas

Bajo Muy baja Muy baja Muy alta

GCGravas

arcillosasMuy baja Baja Baja Muy baja

SCArenas

arcillosasBajo

De baja a

media

De muy baja

a bajaMuy baja

GMGravas

limosasBajo

De baja a

mediaBaja

De baja a

muy baja

SMArenas

limosas

De bajo a

medioMedia

De baja a

mediaMala

MLLimos

de baja

plasticidad

MedioDe media a

alta

De baja a

mediaBaja

CLArcillas de

baja

plasticidad

De medio a

alto

De media a

altaMedia Bajísima

MHLimos de

alta

plasticidad

De medio a

altoAlta Alta

De media a

muy baja

CHArcillas de

alta

plasticidad

Alto Alta Alta Bajísima

OSuelos

orgánicosDesechar Alta Alta Muy baja


RESUMEN

• El estudio geotécnico es el conjunto de comprobaciones y ensayosque dan información sobre el tipo de terreno que puede haber enla obra y su comportamiento resistente.

• Al ser excavados, todos los terrenos experimentan un aumento devolumen por aireación; expresado en porcentaje sobre el volumenen banco o terraplén, se llama “esponjamiento”.

• Al ser compactados para realizar un relleno, todos los terrenosexperimentan una disminución de volumen; expresada en porcen-taje sobre el volumen de tierras necesarias para hacer el relleno, sedenomina “asentamiento”.

• La inclinación del talud impide que el terreno se desplace laderaabajo y depende del tipo de terreno. Si como resultado de la exca-vación se modifica la inclinación propia del talud natural del terrenosuperándose, se puede producir su derrumbamiento.

• “Escala” es la relación que existe entre la medida de un segmentoen el plano y la de su homólogo en la realidad.

• Una curva de nivel es la que une todos los puntos del terreno quetienen la misma altitud.

55

• Uno de los puntos más peligrosos en una obra es el de entrada ysalida a las vías públicas, en el que, además de cuidar lo relativo ala señalización de riesgos laborales, es preciso atender a lo indi-cado en el código de la circulación.

• Las tuberías se deben marcar según la Norma UNE 1063/2000.Esta caracterización se realiza por medio de colores en los dibujose instalaciones industriales con arreglo a los conceptos siguientes:

– La naturaleza de la materia transportada se caracteriza por uncolor básico, completado por placas indicadoras sobre dichocolor.

– El peligro derivado de la naturaleza o del estado de la materiatransportada se señala también por un signo convencional.

• Las formas de señalizar un punto en una obra son muy diversas, yaque está condicionada por las características del trabajo que seesté realizando. La forma de señalización más común del replanteoes a base de estacas, camillas y niveletas.

• Además de determinar las fases del trabajo, el operador debe pen-sar cómo coordinar el trabajo de la máquina con el de otros oficios.

• El operador debe planear cómo y dónde se debe transportar elmaterial sobrante y, a medida que se aproxime la finalización decada fase de trabajo, pensar en la fase siguiente, de manera quefinalice un trabajo de cara a un fácil inicio del siguiente.


56

UD1


TERMINOLOGÍA

Altitud:

En Geografía, distancia vertical de un punto de la tierra respecto alnivel del mar, en contraste con la altura, que se refiere a la distanciavertical desde un punto de referencia de la superficie terrestre.

Banco-desmonte:

Estrato de gran espesor. Se refiere al terreno natural antes de serexcavado.

Cata, calicata o pozo:

Reconocimiento que se hace en un terreno por medio de excavacióno sonda para determinar los materiales de los que está formado.

Compactar:

Aumentar mecánicamente la densidad de un material. Al reducir loshuecos entre partículas, se aumenta la densidad y se reduce el volu-men de material. El paso del tiempo produce la compactaciónnatural de los materiales sueltos, pero aplicando procedimientosmecánicos se disminuye el tiempo necesario para lograrla.

Densidad real:

También llamada “densidad absoluta” o “densidad normal”, expresala masa por unidad de volumen. Cuando no se hace ninguna aclara-ción al respecto, el término “densidad” suele entenderse en elsentido de densidad absoluta.

57

Desmontar:

Desunir, separar las piezas de las que se compone algo. En construc-ción generalmente se aplica con el significado de desarmar porpartes alguna construcción en el sentido inverso a como se ha mon-tado, normalmente con el propósito de volver a montar el conjuntoo parte de él en otro lugar. En muchas ocasiones antes de los traba-jos de derribo total o parcial de un edificio puede requerirse realizarlabores de desmontaje y retirada de materiales y elementos, sea paraun aprovechamiento posterior (reutilización o reciclado) o porquepuedan plantear algún problema (como en el caso de vidrios, mate-riales contaminantes, etc.).

Desmonte:

Excavación que consiste en retirar tierra de una ladera.

Equidistancia:

En un mapa, diferencia de altitud entre dos curvas de nivel consecu-tivas.

Esponjamiento:

Aumento del volumen de un material causado por la absorción deagua o aire.

Estudio geotécnico:

Resultado de los trabajos de inspección y caracterización del terrenoafectado por una obra de ingeniería o arquitectura motivados por lanecesidad de conocer el comportamiento del suelo ante su influenciay que, además de comprender los aspectos descriptivos formales delterreno, acostumbra a incluir ciertas recomendaciones para el pro-yecto de la obra.

Roca:

Material sólido presente en la corteza terrestre y compuesto por doso más elementos simples llamados “minerales”.

Suelo:

Elemento sólido formado por la destrucción o disgregación mecá-nica y química de las rocas originales existentes en la cortezaterrestre.

Tala de árboles:

Consiste en quitar, arrancar o cortar por el pie la masa de árbolescuyo emplazamiento queda afectado por las obras.

Talud de excavación:

Inclinación del paramento de un terreno tal, que en su parte alta seencuentra más metido que en el pie.


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UD1


Terreno:

Desde el punto de vista de los trabajos de movimiento de tierras,constituye un material de construcción o una base de asentamientopara las obras sobre la cual van a trabajar las diferentes máquinas demovimiento de tierras.

Vaguada:

Línea que marca la parte más honda de un valle; es el camino pordonde van las aguas de las corrientes naturales.

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